[发明专利]基于一致球的身体对称性检测方法

摘要

本发明公开了一种基于一致球的身体对称性检测方法，主要解决现有技术无法进行三维点云数据对称性检测的问题。其实现步骤是：首先，对获得的三维点云数据集作平面镜像处理，得到原数据集和镜像点集这两组三维点云数据集；然后，从原数据集中选定一个球体，寻找镜像点集中与该选定球对应的一致球；接着，从已有的一组一致球展开扩散，形成一致球网络，由一致球网络得到原数据集与镜像点集中包含的对应点对；最后，由对应点对得到原数据集的对称平面，并最终得到原数据集的对称性检测图。本发明能准确的检测出被检测对象的不对称部位，可用于需要对身体对称性进行检测的场所。

主权项

一种基于一致球的身体对称性检测方法，包括如下步骤：（1）采用激光测量系统或双单目三维测量系统获取被测部位的三维点云数据集；（2）对获得的三维点云数据集作平面镜像处理，得到原数据集和镜像点集这两组三维点云数据集；（3）从原数据集P中选择一个数据点C，且以C为球心、半径为r作球，并将该球体作为基准球体{C,S}，其中C为球心，S为基准数据集，表示原数据集P中恰好落在基准球体表面的数据点所组成的数据集合；（4）对镜像点集中的数据点构造球体，并从中寻找与基准球体对应的一致球，得到该组一致球确定的点对集Y：4a）对镜像点集Q中的任一数据点C'构造以C′为球心、半径为r的待判断球体{C',S'}，其中S'为待判断数据集，表示镜像点集Q中恰好落在待判断球体表面的数据点所组成的数据集合；4b）遍历基准数据集S中的所有数据点，寻找欧氏距离最大的两个数据点Am1和Am2，并保证Am1,Am2,C这三个数据点不在同一条直线上，将数据点Am1和Am2之间的距离记为A_max，同样在待判断数据集S'中寻找欧式距离最大的两个数据点Bm1和Bm2，将数据点Bm1和Bm2之间的欧式距离记为B_max；4c）设Am1，Am2,C,Bm1，Bm2,C'为确定的六个控制点，设角度差门限为θc，长度差门限为dc，并将六个控制点对应的角度差绝对值和长度差绝对值分别与角度差门限θc和长度差门限dc进行比较：若六个控制点对应的角度差绝对值|∠Am1CAm2‑∠Bm1C'Bm2|小于角度差门限θc，且长度差绝对值A_max‑B_max|小于长度差门限dc，则执行步骤4d)，否则，放弃数据点C′对应的待判断球体{C',S′}，并对下一个数据点对应的待判断球体从步骤4b）重新开始判断；4d）由六个控制点Am1，Am2,C,Bm1，Bm2,C'确定出两组对应关系，其中第一组对应关系为{(Am1,Bm1),(Am2,Bm2),(C,C')}，第二组对应关系为{(Am1，Bm2),(Am2,Bm1),(C,C')}，利用第一组对应关系{(Am1，Bm1),(Am2,Bm2),(C,C')}计算出第一组的旋转矩阵R1和第一组的平移向量T1，利用第二组对应关系{(Am1，Bm2),(Am2,Bm1),(C,C')}计算出第二组的旋转矩阵R2和第二组的平移向量T2，使用第一组的旋转矩阵R1和平移向量T1，以及第二组的旋转矩阵R2和平移向量T2，分别对基准数据集S进行更新，得到一号数据集S1和二号数据集S2，即S1=R1S+T1，S2=R2S+T2；4e）利用正交强迫一致性算法分别寻找待判断数据集S'与一号数据集S1之间对应点对组成的一号点对集Y1，以及待判断数据集S'与二号数据集S2之间对应点对组成的二号点对集Y2；4f）设对应点距离门限为ds，统计一号点对集Y1中欧氏距离小于对应点距离门限ds的对应点对所占的一号比例p1，再统计二号点对集Y2中欧氏距离小于对应点距离门限ds的对应点对所占的二号比例p2；4g）设点对比例门限为pc，取一号比例p1和二号比例p2中较大者作为最终比例值：pmax=max(p1,p2)，若最终比例pmax大于点对比例门限pc，则待判断球体{C',S'}就是基准球体{C,S}对应的一致球，并由一号点对集Y1和二号点对集Y2获得该组一致球的点对集Y： Y = Y 1 , p max = p 1 Y 2 , p max = p 2 否则，返回步骤4b）对下一个数据点对应的待判断球体重新进行判断，直到找到两个互为一致球的球体；（5）分别以点对集Y包含的对应点对为球心，以rf为半径作球，通过步骤4b） ~步骤4g）判断该组新产生的球体是否互为一组一致球，若不是一组一致球体，则放弃，若是一组一致球体，则将该组一致球确定的新点对集加入最终点对集Yw；（6）使用最终点对集Yw更新点对集Y，即：Y=Yw，设增量为Δr，使用增量Δr改变半径rf的大小，即：rf=rf+Δr，执行步骤（5），产生多组新的一致球体，构成一致球网络，得到包含大量对应点对的最终点对集Yw；（7）根据最终点对集Yw得到原数据集的对称平面Mf；（8）利用对称平面Mf，得到原数据集的对称性检测图。